Само по себе присутствие нитратов в растениях - нормальное явление, т.к. они являются источниками азота в этих организмах, но излишнее увеличение их крайне нежелательно, т.к. они (как мы уже знаем) обладают высокой токсичностью для человека сельско-хозяйственных животных.

Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах.

Нитратов также больше в зеленых плодах, чем в спелых. Из разных сельско-хозяйственных растений больше всего нитратов содержится в салате (особенно в тепличном), в редьке, петрушке, редисе, столовой свёкле, капусте, моркови, укропе:

• · в свекле и моркови больше нитратов в верхней части корнеплода, а в моркови также и в сердцевине его.
• · в капусте - в кочерыжке, в толстых черешках листьев и в верхних листьях.

Выяснено также, что у всех овощей и плодов больше всего содержатся нитраты в их кожице.

По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы (2) :

• 1. с высоким содержанием (до 5000мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы.
• 2. со средним содержанием (300-600мг): цветная капуста, кабачки, тыквы, репа, редька, белокачанная капуста, хрен, морковь, огурцы.
• 3. с низким содержанием (10-80мг): брюссельская капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и ягоды.

С физиологической точки зрения, количество нитратного азота в растениях определяется соотношением:

• · процессов поглащения;
• · транспорта;
• · ассимиляции;
• · распределения его в разных органах и частях растения.

И все эти процессы обусловлены совокупностью почвенно-экологических условий, агротехнических и генетических факторов.

Таким образом, накопление нитратов в растениях зависит от комплекса многих причин:

• 1. от биологических особенностей самих растений и их сортов. Выяснено, что больше всего нитратов содержится в редисе сорта “Красный великан” по сравнению с другими её сортами (“розовый с белым кончиком”, “жара” и др.). Содержание нитратов зависит и от возраста растений: в молодых органах их больше (кроме шпината и овса). Меньше накапливается нитратов в гибридных растениях. Нитратов больше в ранних овощах, чем в поздних.
• 2. от режима минерального питания растений. Так, микроэлементы (особенно молибден) снижают содержание нитратов в редисе, редьке и цветной капусте; цинк и литий - в картофеле, огурцах и кукурузе. Уменьшается содержание нитратов в растениях и в результате замены минеральных удобрений на органические (навоз, торф и др.), которые постепенно разлагаются и усваиваются растениями. Органические удобрения положительно влияют на капусту, морковь, свеклу, петрушку, картофель, шпинат. Нерациональное, халатное использование химических удобрений, чрезмерные дозы их приводят к сильному накоплению нитратов, особенно в столовых корнеплодах. Содержание нитратов возрастает сильнее при использовании нитратных удобрений (KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2 ), чем при употреблении аммонийных. За последние годы (со слов руководителя лаборатории пищевой токсикологии института питания Т.С.Хотимченко) произошло существенное снижение нитратов в продуктах отечественного растеневодства по причине меньшего использования химических удобрений в виду их дороговизны. Если в 1988-89 годах ПДК по нитратам превышал 15% у овощей, то теперь - не более 3%.
• 3. Накопление нитратов зависит и от факторов окружающей среды (температуры, влажности воздуха, почвы, интенсивности и продолжительности светового освещения):
• 4. чем длиннее световой день, тем меньше нитратов в растениях;
• 5. при влажном и холодном лете (1985г.) количество нитратов увеличилось в 2,5 раза.
• 6. при повышении температуры до 20°С количество нитратов снизилось в столовой свекле в 3 раза. Нормальная освещённость растений снижает содержание нитратов, поэтому в тепличных растениях нитратов больше (10)

Содержание нитратов в растениях зависит и от свойств почвы. Чем богаче гумусом и общим азотом почва, тем больше накапливаются нитраты в корнеплодах моркови. На содержание нитратов влияют и условия хранения растений. Установлено, что при хранении овощей в открытых ёмкостях вместе с гнилыми овощами увеличивается содержание нитратов в них, а также не следует перерабатывать корнеплоды моркови или плоды томатов, повреждённые гнилью. Лучше употреблять овощи своего сезона, т.е. когда овощи выросли под открытым небом, а не в теплице зимой. Овощи, богатые нитратами следует хранить в течении короткого времени и, желательно, в прохладном и тёмном месте. Нельзя хранить овощи битые, повреждённые. Овощи лучше собирать с огорода вечером.

При употреблении фруктов в пищу мы должны внимательно следить за их качеством. Чтобы яблоки дольше хранились, их покрывают эмульсионным налётом и насыщают консервантами. Такие яблоки внешне очень привлекательны, но порой в них нет ни вкуса, ни запаха, ни живой сочности, а консерванты в них убивают в кишечнике человека его полезную микрофлору. Такие же консерванты используются и для хранения других продуктов (растительного масла, сосисок, колбас). Поэтому надо бдительно следить за сертификатами импортных продуктов.

Вопрос накопления нитратов в растениях нашей области стал изучаться СахНИИ с/х с 1989 года, сотрудники которого выяснили, что на Сахалине в связи с особыми агрометеорологическими условиями содержание нитратов в растениях увеличивается:

• 1. большое количество дней, частые туманы;
• 2. заниженная солнечная радиация;
• 3. более низкие температуры воздуха и почвы;
• 4. сильные ветра.

Способы снижения вреда нитратов в растениях на организм человека.

Очень важно не только знать в каких растениях, в каких их органах и частях содержатся в основном нитраты, но и не менее важно надо знать, как уменьшить содержание этих ядовитых веществ для организма, поэтому предлагается ряд ценных советов:

• 5. Снижается количество нитратов при термической обработке овощей (13) (мойке, варке, жарке, тушении и бланшировке). Так, при вымачивании - на 20-30%, а при варке на 60-80%.
• § в капусте - на 58%;
• § в столовой свекле - на 20%;
• § в картофеле - на 40%.

При этом следует помнить, что при усиленной мойке и бланшировании (обваривании кипятком) овощей в воду уходят не только нитраты, но и ценные вещества: витамины, минеральные соли и др.

• 4. Чтобы снизить количество нитратов в старых клубнях картофеля, его клубни следует залить 1%-ным раствором поваренной соли.
• 5. У паттисонов, кабачков и баклажанов необходимо срезать верхнюю часть, которая примыкает к плодоножке.
• 6. Т.к. нитратов больше в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки) надо очищать от кожуры, а у пряных трав надо выбрасывать их стебли и использовать только листья.
• 7. У огурцов, свеклы, редьки к тому же надо срезать оба конца, т.к. здесь самая высокая концентрация нитратов.
• 8. Хранить овощи и плоды надо в холодильнике, т.к. при температуре +2°С невозможно превращение нитратов в более ядовитые вещества - нитриты.
• 9. Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту) и витамин Е , т.к. они снижают вредное воздействие нитратов и нитритов (4).
• 10. Выяснено, что при консервировании уменьшается на 20-25% содержание нитратов в овощах, особенно при консервировании огурцов, капусты, т.к. нитраты уходят в рассол и маринад, которые поэтому надо выливать при употреблении консервированных овощей в пищу.
• 11. Салаты следует готовить непосредственно перед их употреблением и сразу съедать, на оставляя напотом.

МАУДО г. Иркутска СЮН Муниципальное автономное учреждение дополнительного образования города Иркутска

"Станция юных натуралистов"

Исследовательская работа

Тема: « Содержание нитратов в растительных продуктах: причины накопления"

педагог дополнительного образования

г. Иркутск

2017 г.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность.

В последнее время гигиенисты проявляют большой интерес к вопросу о содержании нитратов в продуктах питания. Прежде всего, это связано с теми нарушениями состояния здоровья человека, которые могут быть вызваны нитратным загрязнением.

Основными источниками пищевых нитратов являются растительные продукты. Частота обнаружения нитратов в растительных продуктах довольно высока. Нитраты являются элементом минерального питания растения, поставляя им азот для синтеза белков. Поэтому безоговорочное приравнивание нитратов к химическим загрязнителям неправомерно. Но, с другой стороны, повышенное содержание нитратов может вызвать резкое ухудшение качества и питательной ценности овощей.

При потреблении в повышенных количествах нитраты образуют более токсичные соединения: нитриты и нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью и даже способствующие образованию раковых опухолей. Более всего страдают от нитратного отравления дети первого года жизни, а у школьников наблюдаются нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.

Все эти обстоятельства указывают на актуальность и большую практическую значимость оперативного и своевременного определения содержания нитратов в растительных тканях, проведение мониторинга, а также основных причин и механизмов их накопления в растительных объектах.

В связи с этим, основной целью работы было проведение долговременного мониторинга содержания нитратов в растительных продуктах, реализуемых на различных рынках города Иркутска, а так же исследование закономерностей накопления нитратов в растениях, произрастающих на территории агробиостанции ИГУ.

В ходе работы решались следующие задачи :

1. Дать сравнительную характеристику содержания нитратов в растительных продуктах, приобретенных на различных рынках г.Иркутска в разное время в период с 2009 по 2016 годы.

2. Исследовать закономерности накопления нитратов в растениях в естественных условиях (агробиостанция ИГУ, летний период) и установить возможную связь с другими физиологическими процессами (фотосинтез, дыхание, транспирация).

3. Исследовать условия, при которых возможно восстановление нитратов в растительных продуктах перед употреблением.

Объекты исследования: Наборы овощей, приобретенных на рынках города Иркутска в разное время в 2009-2016 годах; растения, произраставшие на агробиостанции ИГУ летом 2015 года.

Предмет исследования: Сравнительная характеристика содержания нитратов в овощах, приобретенных в различные сезоны года на рынках г.Иркутска; связь с процессов накопления и восстановления нитратов в растениях с процессами фотосинтеза, дыхания и транспирации.

Метод исследования: Дифениламиновая цветная реакция на наличие нитратов в растительном материале, оцениваемая визуально по пятибалльной системе.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Проблема нитратов активно обсуждается общественностью нашей страны. Попробуем разобраться в этом вопросе и мы. Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO 3 , KNO 3 , NH 4 NO 3 , Mg(NO 3 ) 2 . Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах 100 мг и более нитратов. Из нитратов, ежедневно попадающих в организм взрослого человека, 70% поступает с овощами, 20% – с водой и 6% – с мясом и консервированными продуктами.

Но почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), а последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей). При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4–6 ч появляются тошнота, одышка, посинение кожных покровов и слизистых, понос. Сопровождается все это общей слабостью, головокружением, болями в затылочной области, сердцебиением. Первая помощь – обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух. Какова же безопасная доля нитратов? Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. Как известно, в питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/л. Рекомендуемое потребление продуктов питания, где используется питьевая вода (чай, первые и третьи блюда), примерно 1,0–1,5 л, максимум – 2,0 л в день. Таким образом, с водой взрослый человек может употребить около 68 мг нитратов. Следовательно, на пищевые продукты остается 257 мг нитратов. Исследования показали, что токсическое действие нитратов пищевых продуктов проявляется слабее, чем содержащихся в питьевой воде, примерно в 1,25 раза.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для получения результатов по многолетнему мониторингу содержания нитратов в растительных продуктах, реализуемых на рынках города Иркутска, мы впервые на кафедре провели подборку разрозненных материалов измерений с помощью дифениламинового метода, регулярно, начиная с 2009 года, проводимых студенческими исследовательскими группами на лабораторных занятиях по физиологии растений, при написании ими курсовых и выпускных работ. Первичные материалы, которые мы использовали для дальнейшего анализа, представляли собой хранящиеся на кафедре текущие записи по теме, включая электронные файлы, распечатки отчетов по лабораторным работам и полевым практикам, курсовые и выпускные работы студентов различных годов обучения.

С ноября 2015 по июнь 2016 года мы проводили собственные измерения содержания нитратов по аналогичной методике в растительных продуктах, приобретенных нами одновременно на рынках «Сензон», «Парус» и Центральном рынке.

В качестве объектов исследования мы выбрали из всего многообразия овощей и фруктов только стандартный набор из 8 наименований овощей (без указания сортов и производителей растительной продукции), данные по которым сохранились по всем годам использования дифениламинового метода: огурцы, помидоры, перец, салат, лук, укроп, петрушка, редис.

Во все годы наличие нитратов в растительном материале обнаруживали с использованием стандартной методики с помощью качественной цветной реакции, образующейся при взаимодействии нитратов с дефиниламином, который производится отечественной химической промышленностью. Используется как полупродукт для синтеза стабилизаторов полимеров и красителей, как ингибитор окисления и как полупродукт в производстве других ингибиторов окисления для пластичных смазок и при получении лекарственных средств. По внешнему виду представляет собой чешуйки или мелкие кристаллы от светло-жёлтого до светло-коричневого или расплав коричневого цвета. Растворяется в ацетоне, бензоле, метаноле, этаноле, сероуглероде, минеральных кислотах, диэтиловом эфире.

В своей работе мы использовали 1% раствор дифениламина на концентрированной серной кислоте. При взаимодействии с нитратами даёт характерное окрашивание от светло-голубого до тёмно-фиолетового, в зависимости от концентрации нитратов (Викторов, 1991). Для определения содержания нитратов высечки из мякоти овощей и фруктов объемом около 1 см 3 помещали на предметное стекло и с помощью тщательного надавливания на высечку с помощью стеклянной палочки, выдавливали клеточный сок. Дифениламин добавляли в каплю клеточного сока с помощью автоматической пипетки с объемом капли - 100 мкл. Об относительном содержании нитратов судили по интенсивности окрашивания (условно - от 0 до 5 баллов). При появлении слабого светло голубого окрашивания, ему присваивали 1 балл. За 2 балла принимали голубое окрашивание, за 3 – синее, за 4 – фиолетовое, за 5 – черно-фиолетовое. Изображения цветной реакции с дифениламином по баллам показаны ниже:

Необходимость принятия условной шкалы была связана с малым временем жизни проявляющейся окраски в растворах нитратов (до 3-5 минут), после чего она исчезала, что делает невозможным применение другого метода оценки (например, спектрофотометрического).

Измерения в каждый период проводили на 3-4 образцах каждого наименования растительного продукта в 2-3 повторностях, в качестве показателя фиксировали среднее количество баллов по этим измерениям.

Для исследования закономерностей накопления нитратов в растениях в естественных условиях мы обработали и проанализировали результаты измерений, произведенных студентами во время полевой практики в июле 2015 года на агробиостанции Педагогического института ИГУ. При этом, наряду с накоплением и восстановлением нитратов, одновременно исследовались различными студенческими бригадами такие физиологические процессы у этих растений, как фотосинтез, дыхание и транспирация.

В целях получения результатов по интенсивностям фотосинтеза, дыхания и транспирации мы обработали и проанализировали отображенные в отчетах по полевой практике данные многократных (до 3-4 повторностей) измерений стандартными, наиболее часто используемыми в лабораторном практикуме, методами (Викторов, 1991):

Фотосинтез – метод ассимиляционной колбы по количеству поглощаемого углекислого газа;

Дыхание – метод определения количества выделенного углекислого газа (по Бойсен-Иенсену);

Транспирация – весовой метод по уменьшению массы срезанных листьев.

Для установления возможности снижения содержания нитратов в приобретенных на рынках овощах мы помещали их в воду и оставляли на 3-6 часов при комнатной температуре и на рассеянном свету, после чего повторно определяли содержание нитратов дифениламиновым методом.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В соответствии с основной поставленной в работе задачей мы провели детальный анализ многолетнего мониторинга содержания нитратов в стандартном наборе овощах, приобретенных на разных рынках города Иркутска (в основном, «Сезон» и Центральный рынок), который позволил выявить ряд характерных особенностей, приведенных ниже.

По результатам собственных измерений закономерных отличий по содержанию нитратов в продуктах (взят средний арифметический балл по всем 8 растительным объектам) из 3 сравниваемых рынков нами обнаружено не было. Так, для примера, средние значения по содержанию нитратов на апрель месяц 2016 года составили для Центрального рынка – 4,0±0,4, ТК «Сезон» - 3,9±0.4, ТК «Парус» - 3,7±0.5. Данное сходство мы связываем с возможной одинаковостью поставщиков продуктов на эти рынки.

За все годы мониторинга сразу обращает на себя внимание факт, что практически во всех исследованных продуктах присутствовали нитраты, содержание которых оценивалось от 1 до 5 баллов, в среднем, около 2-3. Известно, что у взрослого человека острые отравления наступают при разовом поступлении от 1 до 4 грамм нитратов и выше. Четыре-пять грамм нитратов – это как раз столько, сколько максимум может накапливаться в одном килограмме столовой свеклы или редиса (Всемирная организация здравоохранения, 1981). По нашим данным раствор нитрата калия в концентрации 2 г/л дает дифениламиновую реакцию в 2 балла. Учитывая то, что 2-4 балльное содержание нитратов в овощах было не случайным, а почти в любом овоще на выбор, все они могли представлять опасность для здоровья.

Среднемноголетние содержания нитратов в различных овощах нами были определены следующие: томаты – 1,2, огурцы – 2,7, перец – 1,7, салат – 3,7, лук – 1,8, укроп – 3,6, петрушка – 3,6, редис – 3,5.

Таким образом, наиболее высокое содержание нитратов во все периоды измерения были обнаружены в салате, укропе петрушке и редисе; промежуточное положение обычно занимали огурцы; в томатах, перце и луке нитратов было наименьшим, либо не обнаруживалось вообще.

В различных частях растения содержание нитратов может быть не одинаково. Наглядным примером служат листовые овощи (петрушка, укроп, салат) в основаниях листьев и черешках которых содержится намного больше нитратов чем в самих листьях. Это связано с тем, что нитрат- и нитрит-восстанавливающие ферментативные системы растений содержатся в листьях (и корнях) растений, а черешках практически отсутствуют. Кроме того, в концевых участках огурцов было обнаружено нитратов значительно больше, чем в мякоти серединной части, что указывает на необходимость удаления концевых участков при употреблении огурцов в пищу.

Н
а рисунке 1 показана общая динамика содержания нитратов в овощах по имеющимся данным в различные годы с указанием месяца, в котором проводилось измерение.

Данный рисунок хорошо иллюстрирует обсужденные выше сведения о наличии большого количества нитратов в растительных продуктах. При этом следует обратить внимание на отсутствие какой-либо тенденции к изменению ситуации с нитратами в сторону увеличения или уменьшения с 2009 года по 2016.

В то же время, из рисунка 1 хорошо заметна некоторая внутригодовая цикличность, повторяющаяся из года в год – возрастания содержания нитратов в осенне-зимний период и заметное снижение в весенне-летний период.

Д
ля более детального исследования этой закономерности мы нашли средние арифметические значения баллов месяцам всех исследованных годов, т.е. среднемесячные по всем имеющимся данным. Результаты показаны на рисунке 2.

Несмотря на отсутствие данных за июль, август и декабрь (ни в один из годов измерений в эти месяцы сделаны не были), из рисунка 2 хорошо видны стабильно высокие значения содержания нитратов в зимние и ранневесенние месяцы и явно выраженную тенденцию к снижению этого показателя к летним месяцам. В осенние месяцы вновь наблюдается увеличение содержания нитратов в овощах к зиме.

Причины возникновения этой закономерности мы специально не исследовали, но можно предположить, что в поздневесенний и летний период появляются свежие местного выращивания (не привозные) овощи, или выращенные при более благоприятных условиях (например, температуры и освещенности, а также при умеренной подкормке), что ведет к быстрой утилизации нитратов в тканях растений.

Как известно, одной из основных доступных для растений форм азота в почве являются нитрат-анионы (NO 3 ), легко поглощаемые корневой системой любого растения, но требующие дальнейшего восстановления. Именно на этой стадии происходит основное лимитирование скорости азотного обмена в растениях, поскольку восстановление проходит через ряд сложных этапов, каждый из которых катализируется особыми ферментативными комплексами и требует значительных затрат энергии в виде АТФ, НАДФН 2 и НАДН 2 , образующихся в ходе фотосинтеза и дыхания в листьях. С этим связана жесткая зависимость процессов утилизации нитратов от внешних факторов среды. Так, при неблагоприятных условиях среды не происходит полного восстановления нитратов, и они через паренхиму корня попадают в сосуды ксилемы и поднимаются с восходящим током к листьям, где и накапливаются в значительных количествах.

С целью установления связи накопления нитратов с условиями среды и интенсивностями различных физиологических процессов в растениях мы проанализировали данные учебных бригад студентов на полевой практике по физиологии растений в июле 2015 года, по определению содержания нитратов в листьях растений на примере различных растений в ясные и пасмурные дни. Усредненные результаты на примере постоянно произрастающих на агробиостанции ИГУ мари белой и смородины показаны на рисунках 3 и 4.

В

идно, что как в ясные, так и в пасмурные дни в листьях этих растений содержались довольно значительные концентрации нитратов, что указывает на высокое их содержание в грунте и на отставание процессов поглощения нитратов от их восстановления в растениях. Но в течение суток содержание нитратов не оставалось постоянным. Так, в ранние утренние часы как пасмурных, так и ясных теплых дней количество нитратов в листьях имело наибольшее значение. Но, с увеличением освещенности и температуры в ясные дни содержание нитратов к 12-13 часам достоверно снижалось до минимальных значений в 0-1 балл, в то время, как пасмурные холодные дни это снижение было незначительным. Далее, в течение ясного дня, до 15-16 часов содержание нитратов вновь возрастало до максимальных значений, и лишь к вечеру намечалась тенденция к уменьшению количества нитратов в листьях, совпадавшее со снижением температуры и интенсивности освещения. В холодные пасмурные дни этой тенденции не наблюдалось.

Как уже было сказано выше, процесс восстановления нитратов требует значительного притока энергии в виде АТФ и восстановительного потенциала (НАДФН 2 , НАДН 2 ), поставщиками которых являются процессы дыхания и фотосинтеза. Следовательно, между накоплением и восстановлением нитратов в растениях и интенсивностью этих процессов должна существовать определенная связь.

Д
ля установления этой связи, мы, наряду с измерением содержания нитратов, одновременно определили динамику процесса фотосинтеза и, на примере смородины, динамику процесса дыхания. Результаты показаны на рисунках 5, 6 и 7.

Хорошо видно, что во всех случаях с увеличением интенсивности фотосинтеза в период с 9 до 11 часов содержание нитратов в листьях значительно уменьшалось, и наоборот, при снижении интенсивности фотосинтеза в период максимальной солнечной активности, высокой температуры воздуха и низкой влажности, когда интенсивность фотосинтеза достигала минимальных величин (известное из литературы явление «полуденного угнетения фотосинтеза»), содержание нитратов возрастало. В пасмурный холодный день, когда интенсивность фотосинтеза постоянно держалась на низком уровне, и содержание нитратов оставалось высоким и довольно постоянным.

Аналогичную зависимость мы обнаружили и при анализе связи интенсивности дыхания и накоплением-восстановлением нитратов в листьях смородины.

Таким образом, динамика содержания нитратов в растениях и интенсивности процессов фотосинтеза и дыхания развивалась в противофазе, что подтверждает представленное выше предположение о связи между этими процессами. Все это указывает на то, что содержание нитратов в листьях в значительной мере определяется общим уровнем метаболической активности растений. При подавлении процессов фотосинтеза и дыхания снижается и скорость восстановления поглощенных корневой системой нитратов, которое требует значительных затрат энергии и метаболитов, поставляемых энергетическим и пластическим обменом в растениях.

В заключение следует отметить, что, несмотря на невысокую точность и условность, но, учитывая техническую простоту и оперативность дифениламинового метода, его вполне можно использовать для организации мониторинга содержания нитратов в реализуемых на рынках растительных продуктов, а также при организации различных других направлений научной работы соответствующей тематики на базе школьных или студенческих исследовательских групп.

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа результатов измерений в естественных условиях на примере произрастающих на агробиостанции растений, установлена обратная связь между содержанием нитратов в растениях и интенсивностями процессов фотосинтеза и дыхания: при их угнетении неблагоприятными внешними факторами (недостаточное или избыточное освещение, температурный режим) содержание нитратов в растениях значительно возрастала, и, наоборот, при возрастании интенсивности фотосинтеза и дыхания, поставляющего на азотный обмен растений необходимую энергию, содержание нитратов в растениях снижалось.

2. Впервые нами обнаружено значительное содержание нитратов в растительных продуктах, реализуемых на рынках города Иркутска, при отсутствии различий по этому показателю между рынками города, а также при отсутствии какой-либо тенденции к изменению ситуации с нитратами в сторону увеличения или уменьшения с 2009 года по 2016.

3. Наиболее высокое содержание нитратов во все периоды измерения были обнаружены в салате, укропе петрушке и редисе; промежуточное положение обычно занимали огурцы; в томатах, перце и луке нитратов было наименьшим, либо не обнаруживалось вообще.

4. Впервые нами обнаружена некоторая внутригодовая цикличность содержания нитратов в овощах, повторяющаяся из года в год – значительное возрастание содержания нитратов в осенне-зимне-ранневесенний период и заметное снижение к весенне-летнему периоду. Можно предположить, что в поздневесенний период появляются более свежие (не привозные) овощи, или выращенные при более благоприятных условиях (например, температуры и освещенности).

5. Выдерживание зеленых овощей в течение нескольких часов в воде и на рассеянном свету приводит к снижению содержания нитратов в растительных продуктах.

Впрочем, "вдруг" - только для непосвященных. Ученые давно знали, что некоторые растения способны накапливать эти вещества, представляющие собой соли азотной кислоты, иначе называемые селитрами. Селитра же, как известно, была сырьем для производства пороха. На этом основании французский ученый С. Белль еще в середине XVIII века предлагал использовать свеклу (обладающую свойством особенно активно накапливать нитраты) для... производства пороха, уверяя, что путем переработки калийной селитры, добываемой из свекольной патоки, можно получить пороха столько, сколько потребуется для обороны Франции!

Почему же сейчас проблема так обострилась? Давайте разберемся.

Прежде всего нужно помнить, что нитраты - естественные компоненты любого растения и в допустимых концентрациях никакого вреда не приносят. Но под действием некоторых факторов, о которых пойдет речь, накопление нитратов в растении, в плоде усиливается, концентрация их растет. Растение от этого не чувствует себя хуже, а вот для человека опасность есть: нитриты, в которые нитраты превращаются в процессе пищеварения, могут стать причиной серьезных заболеваний и даже отравлений, особенно у детей.

В чем причины накопления нитратов в растениях? Прежде всего - в излишках азотных удобрений. Именно они способствуют получению более высоких и ранних урожаев, потому садоводы-любители нередко стараются внести в почву побольше минеральных и особенно азотных удобрений. Тут их "щедрость" и оборачивается вредом. Отсюда первый практический вывод: давайте удобрения лишь в том случае, если они действительно необходимы растениям для нормального роста и развития. Пусть урожай ваш будет не так велик, петрушка не так пушиста, а огурцы не столь крупны, зато здоровье не пострадает!

Настоятельно советуем полностью отказаться от аммиачной и натриевой селитры! А вот мочевина и сульфат аммония, как утверждают ученые, не способствуют накоплению нитратов, их можно применять на участке в количествах, указанных в инструкции. Еще лучше органические удобрения, но и они, даже навоз,- в меру! Ни в коем случае не вносите в почву свежий навоз, лучшее удобрение - торфонавозный компост, "зрелый", пролежавший в штабеле не менее 3-4 месяцев и перелопаченный 2-3 раза. Старайтесь вносить компост в теплую погоду. Если хотите использовать в качестве органического удобрения птичий помет, смешайте его с двойной дозой торфа.

Особенно чувствительны к азотным удобрениям огурцы и кабачки. Дайте под них компост из расчета 5-6 кг на квадратный метр, желательно вместе с минеральными удобрениями, только следите, чтобы азот в них был сбалансирован с другими элементами питания (лучшее соотношение азота, фосфора и калия соответственно 1:1,5:1,2). Например, на 100 кв. м почвы внесите 2-3 кг сульфата аммония, 4-8 кг суперфосфата, 4-6 кг калийной соли, 10-15 кг древесной золы. Причем % всех компонентов внесите под основную обработку почвы, а локально, во время посадки. Когда сеете корнеплоды, советую сыпать гранулы суперфосфата прямо в рядки (5-10 г на кв. м), затем засыпать их на 2 см землей, а потом уже вносить семена.

Вносить удобрения нужно равномерно: нарушение даже такого, казалось бы, несущественного условия может привести к накоплению излишнего азота в растении.

Очень нежелательны поздние азотные подкормки растений . Тем более что и растению приносят мало пользы, ведь те используют азот только в начале вегетации, когда растут. Лучшие сроки подкормки - конец июня - начало июля. Достаточно будет дать по 10 г мочевины на 10 литров воды, и то только тем растениям, которые испытывают в подкормках недостаток. Поздние азотные подкормки затянут рост растения, замедлят синтез Сахаров и сухих веществ, а концентрация нитратов при этом резко усилится. Кстати говоря, овощи и плоды с избыточным содержанием нитратов не хранятся долго, быстрее портятся.

Ну, а если в почве уже много нитратов? Можно ли ее "оздоровить"? Да, с помощью промежуточных культур, например, трав, особенно люцерны. Она обладает способностью "поднять" нитраты даже с 4-метровой глубины, так далеко уходят ее корни, и впитать их в себя!

Для выращивания "безнитратных" растений более благоприятны почвы некислые, но и не переизвесткованные. Полезна доломитовая мука: кальций и магний, которые входят в ее состав, направляют обмен веществ в растениях нужным образом.

На содержание нитратов в растениях влияют и другие причины: сроки посадки и уборки, резкие перепады температур, влажность, освещенность... Если лето дождливое, прохладное, да к тому же растениям не хватает солнца, нитратов накапливается порой больше, чем при внесении излишнего азота! Особенно велика такая опасность в районах, где лето коротко. По той же причине в овощах и зелени, выращиваемых в теплицах, нитратов больше, чем в выращенных под открытым небом.

Что же предпринять, если света не хватает? Расположить посадки там, где они смогут максимально "ухватить" редкие солнечные лучи. Не сажать растения густо, - тогда они получат больше света и воздуха, лучше будет проходить обмен веществ. Стараться всеми силами продлить сезон: сажать раньше, убирать урожай позже. Картофель, к примеру, лучше сажать проращенными и прогретыми клубнями. Каждый день имеет значение! Ученые подсчитали: на 10 дней позже посадим, - на 6 мг нитратов больше в каждом килограмме урожая.

Среди ранних сортов овощей трудно порекомендовать какие-либо, накапливающие нитратов меньше других. Зато в поздних сортах явная тенденция к их снижению. Если говорить о капусте, то отдадим предпочтение сорту Амагер: при прочих равных условиях там нитратов меньше всего.

Еще практический совет: пряную зелень - петрушку, укроп, сельдерей - срывайте не раньше 15 часов, то есть во второй половине дня. Имейте в виду, что в ее листочках нитратов меньше, чем в черешках. Особенно рекомендую развести на своих грядках кресс-салат: он очень полезен, имеет высокое содержание йода, а концентрация нитратов в нем весьма незначительна.

На предметное стекло положить несколько срезов той или иной части растения. Затем на каждый срез нанести по одной капли 1%-го раствора дифениламина и следить за появлением синей окраски. Интенсивность этой окраски сравнить с табл. 2 и с цветной шкалой, показывающей степень нуждаемости растений в азотных удобрениях. Содержание нитратов снижается с возрастом растений, а к цветению они почти исчезают.

Таблица 2

Шкала потребности растений в азотных удобрениях

Бледно-голубая окраска среза от дифениламина свидетельствует об острой нуждаемости растения в нитрат-ионах. Синяя окраска говорит о недостатке азота в растении, а темно-фиолетовая – о том, что растение обеспечено азотом.

Определение нитритов в растениях

Оборудование и реактивы. Лезвие, пипетка, дифениламин (кристаллический), серная кислота (конц.), раствор стрептоцида (таблетку 0,5 г растворить в 50 мл аптечной соляной кислоты), раствор антипирина (одну таблетку растворить в 50 мл аптечной соляной кислоты). В результате участия ферментов и углеводов в растениях происходит восстановление нитратов до аммиака через нитриты:

Образующийся аммиак взаимодействует с органическими кислотами, в результате получаются аминокислоты:

NH 3 + органическая кислота аминокислота.

Однако избыточное количество нитратов не восстанавливается и, попадая в организм человека, оказывает неблагоприятное воздействие на него. При попадании в желудочно-кишечный тракт человека нитраты превращаются в нитриты, которые вызывают отравление организма: появляется головокружение, снижается работоспособность, увеличивается содержание в крови молочной кислоты, холестерина, белков, блокируется гемоглобин, т.к. нитриты могут вступать во взаимодействие с ним, образуя метгемоглобин. В результате нарушается тканевое дыхание. При больших дозах развивается «синюха» и наступает смерть.

Ход определения

Для проведения качественной пробы на присутствие нитритов в растениях на поверхность свежего среза наносят несколько кристалликов дифениламина и смачивают их двумя каплями концентрированной серной кислоты. Интенсивное синее окрашивание среза указывает на наличие большого количества нитритов, розовое – на небольшое их содержание и отсутствие окрашивания – на отсутствие нитритов или на очень незначительное их содержание. Для определения нитритов и нитратов можно воспользоваться доступными аптечными препаратами: антипирином (пирамидон) и стрептоцидом, которые выполняют функцию восстановителя, при этом появляется характерное окрашивание. Для исследования были взяты овощи, выращенные на собственном земельном участке и купленные в магазине. Обнаружено, что томаты, бананы, груши и огурцы не содержат нитратов и нитритов. Персики, капуста, редис, перец, яблоки содержали небольшое количество нитритов. А баклажаны, морковь и апельсины содержали очень большое количество нитритов. Значит, употреблять их в пищу нежелательно. Что же делать, если в продукции присутствует избыток нитритов? Зелень – петрушку, укроп, салат и другое – необходимо поставить, как букет, в воду на прямой солнечный свет. В таких условиях нитраты в листьях в течение 2–3 ч полностью перерабатываются и потом практические не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасений употреблять в пищу. Свеклу, кабачки, капусту, тыкву и другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2–3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5–10 мин. Нитраты хорошо растворимы в воде, особенно теплой, и вымываются из овощей. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50 и даже 80%. Квашение, соление, маринование также уменьшают содержание нитратов в овощах. А вот сушка, приготовление соков и пюре, наоборот, повышают концентрацию нитратов. Владение информацией о накапливании нитратов в растениях и о превращении нитратов в нитриты и N-нитрозамины поможет вам правильно питаться и сохранить свое здоровье.